專利名稱：利用磁力將力施加至材料的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及利用磁力施加力以壓縮或切割材料的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
為了將力施加至材料，使用者通常使用工具將力施加至材料。例如，一種方法是壓縮真空袋和復(fù)合材料接合工具之間的雙面膠帶，從而將真空袋密封至復(fù)合材料接合工具，該方法利用了手持式鏟(spatula)形設(shè)備。使用者將手持式鏟形設(shè)備移至真空袋上，施加使用者施加的壓縮力以迫使膠帶在真空袋和復(fù)合材料接合工具之間壓縮，從而將真空袋密封至復(fù)合材料接合工具。該工藝需要25磅的使用者施加的壓縮力，其必須被施加至可為84英尺的復(fù)合材料接合工具的整個(gè)周界的周圍。該工藝可能需要大量時(shí)間，可能增加成本，可能導(dǎo)致使用者疲勞，或可能導(dǎo)致其他類型的人體工效(ergonomic)問題。需要解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)問題的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種包括磁體的輥。有利地，所述磁體被定級(jí)為產(chǎn)生至少100磅的引力。有利地，所述輥還包括切割構(gòu)件。有利地，所述輥由非磁性材料制成。有利地，所述輥包括腔體并且所述磁體被放置在所述腔體內(nèi)。有利地，所述輥包括在該輥周圍延伸的凹槽。有利地，所述磁體被放置在相對的輪軸之間的輥的腔體內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供一種包括手柄、輥和磁體的設(shè)備。有利地，所述磁體被放置在輥的腔體內(nèi)。有利地，手柄附連到輥。有利地，所述設(shè)備還包括至少一個(gè)輪軸，其中所述手柄附連到至少一個(gè)輪軸，其中所述至少一個(gè)輪軸附連到輥。有利地，所述設(shè)備還包括切割構(gòu)件。有利地，所述磁體被定級(jí)為產(chǎn)生至少100磅的引力。有利地，所述輥由非磁性材料制成。有利地，所述輥包括在輥周圍延伸的凹槽。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供一種將力施加至材料的方法。在一個(gè)步驟中，材料被放置在包括輥的設(shè)備和磁敏感表面之間。所述輥包括磁體。在另一個(gè)步驟中，通過將所述材料放置在包括磁體的輥和磁敏感表面之間并且使包括磁體的輥在所述材料上滾動(dòng)，從而將力施加至所述材料。有利地，所述材料包括帶狀物且所述磁敏感表面包括復(fù)合材料接合工具。有利地，所述設(shè)備還包括切割構(gòu)件，且所述方法進(jìn)一步包括用所述切割構(gòu)件切割材料。有利地，所述方法進(jìn)一步包括在輥的凹槽內(nèi)對齊材料。有利地，所述方法進(jìn)一步包括在滾動(dòng)期間借助手柄移動(dòng)所述輥。參照下面的附圖、說明和權(quán)利要求，可以更好地理解本公開的這些和其他的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示出了用于施加力的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的正視圖2示出了穿過圖1中的設(shè)備的線2-2的橫截面圖；圖3示出了在分解狀態(tài)下圖1的設(shè)備的側(cè)面透視圖；圖4示出了用于將力施加至材料的圖1的設(shè)備的正視圖；圖5示出了顯示將力施加至材料的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖6示出了用于將力施加至材料的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖；和圖7示出了用來將切割構(gòu)件施加的切割力施加至材料的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)說明是當(dāng)前所考慮的實(shí)施本公開的最佳模式。因?yàn)楸竟_的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求最佳地限定，所以本說明書不作為限制意義，而是僅用于說明本公開的一般原理的目的。圖1示出了用于施加力的設(shè)備10的一個(gè)實(shí)施例的正視圖。圖2示出了穿過圖1的設(shè)備I O的線2-2的橫截面圖。圖3示出了在分解狀態(tài)下圖1的設(shè)備10的側(cè)面透視圖。如圖1、圖2和圖3中總體所示，設(shè)備10包括手柄12、輪軸14和16、磁體18和輥20。手柄12包括矩形開口 22、U形開口 24和穿過相對部分30和32設(shè)置的洞26和28。矩形開口22允許使用者將其手指插入矩形開口 22中以握牢手柄12。手柄12由尼龍制成。在其他實(shí)施例中，手柄12可以具有不同的形狀、配置、取向、尺寸或材料。輪軸14包括輪轂34和桿36。輪轂34為圓柱形，其具有延伸穿過輪轂34的軸向孔38。桿36具有圓形截面。桿36通過手柄12的洞26安裝至輪轂34的軸向孔3 8中，從而將輪轂34固定在手柄12的U形開口 24內(nèi)的適當(dāng)位置中。輪轂34和桿36優(yōu)選為由鐵磁材料制成。在其他實(shí)施例中，輪轂34和桿36可以具有不同的形狀、配置、取向、尺寸或材料。輪軸I 6包括輪轂40和桿42。輪轂40為圓柱形，其具有延伸穿過輪轂40的軸向孔44。桿42具有圓形截面。桿42通過手柄12的洞28安裝至輪轂40的軸向孔44中，從而將輪轂40固定在與輪轂34的相對的位置中的手柄12的U形開口 24內(nèi)的適當(dāng)位置中。輪轂40和桿42優(yōu)選為由鐵磁材料制成。在其他實(shí)施例中，輪轂40和桿42可以具有不同的形狀、構(gòu)造、取向、尺寸或材料。磁體18為圓柱形，并且為定級(jí)為130至135磅引力的稀土釹磁體，并且可從Armstrong Magnetics公司得到，其零件號(hào)為22049,在如下鏈接中顯示http://www.armsmaR.com/neodymium stock size.htm。在其他實(shí)施例中，磁體18可由不同的材料制成，如鐵、硼或其他類型的材料。在另外的實(shí)施例中，磁體18可以定級(jí)為產(chǎn)生至少100磅引力。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，磁體18可包括具有不同數(shù)量、形狀、構(gòu)造、取向、尺寸、材料或磁場強(qiáng)度的不同類型的磁體。輥20是圓柱形的。圓形腔體46在輥20的相對的末端48和50之間延伸。磁體18安裝在輥20的相對的末端48和50之間以及輪軸14和16的相對的輪轂34和40之間的腔體46的中心52中的輥20的圓形腔體46內(nèi)。輪轂34固定在輥20的末端48處的圓形腔體46內(nèi)。輪轂40固定在輥20的末端50處的圓形腔體46內(nèi)。輪轂34和40緊靠輥20的圓形腔體46內(nèi)的磁體18的相對的表面54和56。以這種方式，輥20由附連輪轂34和40保持在手柄12的U形開口 24內(nèi)的適當(dāng)位置，所述附連輪轂34和40通過延伸穿過手柄12的洞26和28的附連桿36和42保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。?0具有壁厚度57。可選擇壁厚度57以控制磁體18施加至磁敏感表面66 (下面圖4中討論)的力63 (下面圖4中討論)的量。壁厚57越大，由于磁體18和磁敏感表面66 (下面圖4中討論)之間的間隔距離增大，因此施加至磁敏感表面66 (下面圖4中討論)的力63 (下面圖4中討論)越大。在其他的實(shí)施例中，可以使用其他裝置控制磁體18和磁敏感表面66 (見圖4)之間的間隔距離，例如相對于磁敏感表面66 (見圖4)移動(dòng)磁體18的棘輪(ratcheting)機(jī)構(gòu)或改變它們的相對位置的其他類型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。集中在腔體46的中心52的可選凹槽58在輥20的外表面60的周圍延伸。凹槽58可以具有O. 075英寸的深度62和O. 600英寸的寬度64。輥20可以是非磁性的且可由尼龍制成。在其他實(shí)施例中，包括腔體46和凹槽58的輥20可以具有不同的形狀、構(gòu)造、取向、尺寸或材料。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，設(shè)備10可以具有不同的形狀、構(gòu)造、取向、尺寸或材料。例如，在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，磁體18可具有延伸穿過磁體18的軸向孔，并且桿36和42可以被替換為單個(gè)桿。圖4示出了用于施加力63至材料64的圖1的設(shè)備10的正視圖。力63可包括壓縮力。材料64包括雙面膠帶。材料64被放置在磁敏感表面66上并緊靠磁敏感表面66。磁敏感表面66可包括由不脹鋼(Invar)制成的復(fù)合材料接合工具。磁敏感表面66可具有非磁敏感層或涂層。通過將材料64放置在磁敏感表面66和構(gòu)件68之間，構(gòu)件68被放置在材料64上并與材料64緊靠，并且被放置在磁敏感表面66上并與磁敏感表面66緊靠。構(gòu)件68包括真空袋。輥20緊靠構(gòu)件68被放置在構(gòu)件68、材料64和磁敏感表面66中的每一個(gè)上。材料64被部分放置在輥20的凹槽58內(nèi)。材料64具有O. 250英寸的深度70和
O.500英寸的寬度72。凹槽58幫助使用者70握緊設(shè)備10的手柄12并移動(dòng)設(shè)備10以在構(gòu)件68、材料64和磁敏感表面66的長度73 (垂直于紙面對齊)上轉(zhuǎn)動(dòng)/滾動(dòng)輥20，保持輥20在材料64上對齊，以便將力63施加至構(gòu)件68、材料64和磁敏感表面66。當(dāng)輥20緊靠構(gòu)件68在構(gòu)件68、材料64和磁敏感表面66上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于存在磁體18 (見圖2)的磁場，集中在輥20的腔體46 (見圖2)內(nèi)的磁體18 (見圖2)將磁敏感表面66向著磁體18吸引(見圖2)。磁性輪軸14和16 (見圖2)的磁性輪轂34和40 (見圖2)和磁性桿36和42可與磁體18 (見圖2)—起作用以幫助引導(dǎo)磁場。該磁力壓縮構(gòu)件68和磁敏感表面66之間的材料64，從而將材料64粘接至構(gòu)件68和磁敏感表面66，由此將構(gòu)件68密封至磁敏感表面66。由于存在磁力，使用者70僅需要施加5磅的力來移動(dòng)/推動(dòng)/拉動(dòng)構(gòu)件68、材料64和磁敏感表面66上的輥20，從而壓縮構(gòu)件68和磁敏感表面66之間的材料64。采用設(shè)備10的磁力使得使用者70需要的5磅的力比使用者70在不采用設(shè)備10的磁力的情況下需要施加的力少80%。在其他實(shí)施例中，通過使用者70施加變化的相應(yīng)的使用者施加的力，設(shè)備10可施加變化的磁力，以壓縮構(gòu)件68和磁敏感表面66之間的材料64。在其他實(shí)施例中，材料64、磁敏感表面66和構(gòu)件68可以具有不同的類型、形狀、構(gòu)造、取向、尺寸或材料。圖5示出了顯示將力施加至材料的方法80的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在步驟82中，所述材料被放置在包括磁體的輥和磁敏感表面之間。所述材料可包括帶狀物或其他類型的材料。磁敏感表面可包括復(fù)合材料接合工具或其他類型的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟82可進(jìn)一步包括對齊輥的凹槽內(nèi)的材料。在步驟84中，包括磁體的輥在材料上滾動(dòng)，其中所述材料被放置在包括磁體的輥和磁敏感表面之間，從而將力施加至所述材料。施加的力可包括壓縮力、切割力或其他類型的力。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟84可進(jìn)一步包括借助手柄移動(dòng)/推動(dòng)輥，從而使輥在材料上滾動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，步驟82可包括在真空袋和復(fù)合材料接合工具之間放置帶狀物，并且步驟84可包括在真空袋、帶狀物和復(fù)合材料接合工具上滾動(dòng)包括磁體的輥，從而借助帶狀物將真空袋密封至復(fù)合材料接合工具。在另一個(gè)實(shí)施例中，額外步驟可包括借助設(shè)備的切割構(gòu)件切割所述材料。圖6示出了用于將力88施加至材料90的設(shè)備86的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。所述力可包括壓縮力。所述設(shè)備86包括輥92，該輥92具有被放置在輥92的腔體96內(nèi)的磁體94。設(shè)備86可選地包括用來在放置在磁敏感表面102上的材料90上滾動(dòng)輥92的相對的手柄98和100。磁敏感表面102對磁體94的引力導(dǎo)致輥92將力88施加至材料90。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備86可包括在包含案板(bread board)的磁敏感表面102上碾平例如面團(tuán)等材料90的廚房搟面杖(kitchen rolling pin)。在其他實(shí)施例中，設(shè)備86和磁敏感表面102可用于將力施加至不同類型的材料，從而提供不同的功能。圖7示出了用于將由切割構(gòu)件108施加的切割力106施加至材料110的設(shè)備104的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。設(shè)備104包括輥112，該輥112具有放置在輥112的腔體116內(nèi)的磁體114。切割構(gòu)件108附連至輥112，并且可包括任意數(shù)量的刀片或其他類型的切割構(gòu)件。設(shè)備104可選地包括用來在放置在磁敏感表面122上的材料110上滾動(dòng)輥112的相對的手柄118和120。磁敏感表面122對磁體114的引力導(dǎo)致輥112將切割力106施加至材料110。設(shè)備104可用來切割任意類型的材料110。在其他實(shí)施例中，包括切割構(gòu)件108的設(shè)備104和磁敏感表面122可以具有不同的數(shù)量、形狀、尺寸、構(gòu)造、取向或材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，切割構(gòu)件108可以具有不同的數(shù)量并附連至設(shè)備104的任何部分，例如附連至輥112的任何部分或手柄118和120的任何部分。在其他的實(shí)施例中，設(shè)備104和磁敏感表面122可用于不同的功能。本公開的一個(gè)或更多的實(shí)施例可減少或消除當(dāng)前設(shè)備因?qū)⒘κ┘又敛牧隙a(chǎn)生的一個(gè)或更多問題。例如，本公開的一個(gè)或更多實(shí)施例可以節(jié)省時(shí)間，可節(jié)約成本，并可減少使用者疲勞或可產(chǎn)生其他類型的人體工效優(yōu)勢。當(dāng)然，應(yīng)該理解前面所述涉及本公開的示例性實(shí)施例，且可在不偏離所附權(quán)利要求限定的本公開的精神和范圍的情況下對本公開進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種棍(20),包括磁體(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥(20)，其中所述磁體(18)被定級(jí)為產(chǎn)生至少100磅的引力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥(20)，進(jìn)一步包括切割構(gòu)件(108)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥(20)，其中所述輥(20)由非磁性材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥(20)，其中所述輥(20)包括腔體(46)，并且所述磁體(18)被放置在所述腔體(46 )內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥(20)，其中所述輥(20)包括在所述輥(20)周圍延伸的凹槽(58)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥(20)，其中所述磁體(18)被放置在相對的輪軸(14，16)之間的所述輥(20)的腔體(46)內(nèi)。
8.一種將力(63)施加至材料(64)的方法，該方法包括 在包括輥(20)的設(shè)備(10)和磁敏感表面(66)之間放置材料(64)，其中所述輥(20)包括磁體(18);以及 在所述材料(64)上滾動(dòng)包括所述磁體(18)的所述輥(20)，其中所述材料(64)被放置在包括所述磁體(18 )的所述輥(20 )和所述磁敏感表面(66 )之間，從而將力(63 )施加至所述材料(64)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述材料(64)包括帶狀物，并且所述磁敏感表面(66)包括復(fù)合材料接合工具。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述設(shè)備(10)還包括切割構(gòu)件(108)，并且進(jìn)一步包括用所述切割構(gòu)件(108)切割所述材料(64)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括在所述輥(20)的凹槽(58)內(nèi)對齊所述材料(64)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括在滾動(dòng)期間借助手柄(12)移動(dòng)所述輥(20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括磁體的輥，該輥用于將力施加至在輥的磁體和磁敏感表面之間的材料。使用者可移動(dòng)輥的手柄以在材料上滾動(dòng)所述輥，從而沿材料的長度施加力。
文檔編號(hào)B25B33/00GK103042503SQ20121038882
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者C·V·格魯布斯 申請人:波音公司